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第1章 绪论1

1.1 离散涡方法1

1.2 双圆柱绕流5

1.3 立管涡激振动7

参考文献13

第2章 离散涡方法20

2.1 引言20

2.2 离散涡方法基础20

2.2.1 控制方程20

2.2.2 二维无黏性离散涡法21

2.2.3 有黏性离散涡法22

2.2.4 边界条件23

2.2.5 Biot-Savart公式推导23

2.3 离散涡方法的数值实现26

2.3.1 物面和剪切层的离散26

2.3.2 新生涡的产生26

2.3.3 涡元的对流和扩散28

2.3.4 涡的融合28

2.3.5 作用在柱体上的力29

2.3.6 柱体内部涡元处理方案30

2.4 离散涡法存在的缺陷31

2.5 小结32

参考文献33

第3章 IVCBC涡方法34

3.1 引言34

3.2 离散涡法的改进34

3.2.1 柱体内部涡元处理方案的缺陷34

3.2.2 边界涡处理的新方案34

3.2.3 IVCBC涡方法的计算流程37

3.3 方法验证38

3.3.1 收敛性验证38

3.3.2 表面压力系数41

3.3.3 表面脉动压力系数42

3.3.4 雷诺应力44

3.3.5 升力系数和阻力系数45

3.3.6 尾流模型46

3.4 小结49

参考文献49

第4章 基于高雷诺数的并联双圆柱绕流研究51

4.1 引言51

4.2 双圆柱绕流数模型和点涡进入柱体内的处理方法51

4.2.1 数值模型51

4.2.2 双圆柱的保角变换53

4.2.3 双圆柱内部点涡处理的新方案56

4.2.4 方法的验证57

4.3 宽尾流和窄尾流的区别方法58

4.4 并联双圆柱的绕流特征70

4.4.1 尾流模式70

4.4.2 平均表面压力系数75

4.4.3 脉动表面压力系数77

4.4.4 升力系数和阻力系数78

4.4.5 脉动升力系数和脉动阻力系数80

4.4.6 Strouhal数和中间频率81

4.5 小结83

参考文献84

第5章 高雷诺数的串联双圆柱绕流研究85

5.1 引言85

5.2 数值模型85

5.3 数值结果与讨论85

5.3.1 涡量分布86

5.3.2 压力分布91

5.3.3 脉动表面压力分布93

5.3.4 阻力系数和升力系数97

5.3.5 Strouhal数99

5.4 小结100

参考文献101

第6章 立管大挠度计算模型和静平衡分析102

6.1 引言102

6.2 有限体积法102

6.3 立管的有限体积法模型103

6.3.1 立管的离散和基本假定104

6.3.2 控制体应变能与动能105

6.3.3 振动控制方程106

6.3.4 内力矢量107

6.3.5 切线刚度阵108

6.3.6 单元的边界处理110

6.4 立管的静力平衡111

6.4.1 静力平衡的控制方程111

6.4.2 收敛准则112

6.4.3 迭代求解步骤112

6.5 静力平衡分析113

6.5.1 有限体积数对计算精度的影响114

6.5.2 不同来流速度下静力平衡位置114

6.6 小结115

参考文献116

第7章 深海单立管涡激振动特性117

7.1 引言117

7.2 立管三维数值计算模型117

7.2.1 立管的振动分析117

7.2.2 逐步积分法117

7.2.3 计算步骤120

7.3 单立管的数值算法的验证121

7.3.1 IVCBC涡方法的验证121

7.3.2 三维模型的验证123

7.4 数值计算结果124

7.4.1 立管耦合的尾流特征124

7.4.2 泄涡的频域分析126

7.4.3 振动频域分析128

7.4.4 振动模态130

7.4.5 升、阻力系数131

7.4.6 立管的振型137

7.5 小结141

参考文献142

第8章 双立管的涡激振动初探143

8.1 引言143

8.2 双立管三维数值计算模型143

8.3 计算步骤144

8.4 间距固定的并联双立管的自由振动145

8.4.1 立管的振型145

8.4.2 尾流模型151

8.4.3 升力系数和功率谱特征153

8.5 小结155

参考文献155

附录A Newton-Raphson方法156

附录B 主要符号表158